古生菌的形态
古细菌
古细菌姓名：唐选盼学号：20092113310050 班级：09海科2班定义古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。
具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
常生活于热泉水、缺氧湖底、盐水湖等极端环境中的原核生物。
具有一些独特的生化性质，如膜脂由醚键而不是酯键连接。
在能量产生与新陈代谢方面与真细菌有许多相同之处，而复制、转录和翻译则更接近真核生物。
古核生物与真核生物可能共有一个由真细菌的祖先歧化而来的共同祖先。
生存环境及形态很多古菌是生存在极端环境中的。
一些生存在极高的温度（经常100℃以上）下，比如间歇泉或者海底黑烟囱中。
还有的生存在很冷的环境或者高盐、强酸或强碱性的水中。
然而也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水和土壤中被发现。
很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中，如反刍动物、白蚁或者人类。
古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古菌演化和分类从rRNA演化树上，古菌分为两类，泉古菌门(Crenarchaeota)和广古菌门(Euryarchaeota)。
另外未确定的两类分别由某些环境样品和2002年由Karl Stetter发现的奇特的物种纳古菌门(Nanoarchaeum equitans)构成。
Woese认为细菌、古菌和真核生物各代表了一支具有简单遗传机制的远祖生物的后代。
这个假说反映在了“古菌”的名称中（希腊语archae为“古代的”）。
随后他正式称这三支为三个域，各由几个界组成。
古细菌
广古菌门(Euryarchaeota)
包含了古菌中的大多数种类，包括了经常能 在动物肠道中发现的产甲烷菌、在极高盐浓 度下生活的盐杆菌、一些超嗜热的好氧和厌 氧菌，也有海洋类群。在16S rRNA系统发育 树上，它们组成一个单系群。
古菌域(Archaea)－广古菌门
盐杆菌纲(Halobacteria) 甲烷杆菌纲(Methanobacteria) 甲烷球菌纲(Methanococci) 甲烷微菌纲(Methanomicrobia) 甲烷火菌纲(Methanopyri) 古球状菌纲(Archaeoglobi) 热原体纲(Thermoplasmata) 热球菌纲(Thermococci)
产甲烷古菌可能是火星生命形式
一个美国科学家小组2005年12月5日报告说，他们 在格陵兰岛地下冰芯中发现了产甲烷古菌生存的证 据。科学家称，这种能在极端严酷条件下生存的微 生物有可能在火星上生存。
研究人员认为产甲烷古菌很可能存在于火星上，并 且是火星大气中甲烷的来源。为了验证这一设想他 们制造一台荧光探测仪，用来探测产甲烷古菌新陈 代谢时产生的微弱荧光，这台仪器能探测出每毫升 土壤或地层中存在的1个古菌，安装在新的火星车 上寻找火星生命。
1977年，C. R. Woese等人在用各种原核生物的16S rRNA进行分子进化研究时，发现一类能利用CO2和H2产
生甲烷的厌氧细菌（产甲烷菌Methanococcus）的rRNA
序列与一般细菌的十分不同，不同的程度比一般细菌的 rRNA序列与真核生物的rRNA序列的差异还要大。
原来被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种既不同于真核生物, 也不同于细菌的生命形式。他们认为这是地球上的第三生命 形式,并命名为古细菌。进一步的研究确证了古细菌与真细 菌之间的重大差异，同时发现古细菌的一系列分子生物学和 细胞生物学特征与真核生物有不少相似之处。
古生菌简介——精选推荐
古生菌简介古生菌（Archaea）：又称为古细菌（archaeobacteria）或称古菌，是一个在进化途径上很早就与真细菌和真核生物相互独立的生物群，主要包括一些独特生态类型的原核生物。
它们在生物化学和大分子结构方面与真核生物和真细菌都有明显的差异。
古细菌一词是美国人C. R. Woese（沃斯/伍斯）于 1977年首先提出来的。
1977年，Carl Woese以16S和18 S rRNA的寡核苷酸序列比较为依据，提出的独立于真细菌和真核生物之外的生命的第三种形式。
随着分子数据的增加，并比较其同源性水平后，提出了不同于以往生物界级分类的新系统，即生命的三域学说（Three Domains Theory）。
三域是指：细菌域（Bacteria）、古生菌域（Archaea）和真核生物域（Eukarya）。
古生菌在分类地位上与真细菌和真核生物并列，并且在进化谱系上更接近真核生物。
在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。
生存环境很多古菌是生存在极端环境中的，如极高温度、极低温度、高盐、强酸或强碱性的水中。
也有些古菌是嗜中性的，能够在沼泽、废水和土壤中被发现。
很多产甲烷的古菌生存在动物的消化道中，如反刍动物、白蚁或者人类。
古菌通常对其它生物无害，且未知有致病古菌。
形态单个古菌细胞直径在0.1到15微米之间，有一些种类形成细胞团簇或者纤维，长度可达200微米。
它们可有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、叶状或方形。
结构像其它生物一样，古生菌细胞有细胞壁、细胞膜、细胞质和核区等结构。
其每部分虽是结构相似，而化学成分却不尽相同。
换句话说，古生菌像其它生物一样构建同样的结构，但是它们用不同的化合物来构建。
细胞壁：细胞的外面都围有细胞壁，这是一层半固态的物质，它可以维持细胞的形状，并保持细胞内外的化学物质平衡。
除Thermoplasma无细胞壁外，其余的都有细胞壁。
细胞壁中不含有肽聚糖，含有假肽聚糖（类似肽聚糖）、糖蛋白或蛋白质。
古生菌
古生菌的名称由来
戊斯革命 20世纪70年代，美国科学家卡尔·戊斯靠分析由DNA序列决定的另
一类核酸—核糖核酸（RNA）的序列分析来确定微生物的亲缘 关系，发现并不是所有的微小生物都是亲戚。他们发现产甲烷的 微生物在微生物世界是个异类，因为它们会被氧气杀死，会产生 一些在其它生物中找不到的酶类，因此他们把产生甲烷的这类微 生物称为第三类生物。乌斯把这类第三生物定名为古生菌 （Archaea），成为和细菌域、真核生物域并驾齐驱的三大类生 物之一。这一变革被称为戊斯革命 。
三角形
方形
杆状
不 规 则 形
六、古生菌的细胞结构
像其它生物一样，古生菌 细胞有细胞质、细胞膜和 细胞壁三种结构。
1、细Байду номын сангаас壁结构 （1）假肽聚糖 产甲烷菌的细胞壁含假 肽聚糖
（2）酸性杂多糖 2分子N-乙酰氨基半乳糖和1分子葡萄糖醛酸组成的三 糖单位经反复连接而成的古生菌细胞壁。
甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。
一、古生菌的概念
是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。 具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统； 也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体 对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内 含子并结合组蛋白； 此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细 胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质 为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D 型氨基酸和二氨基庚二酸。
（二）生存环境 最先发现喜好高温的古生菌来自美国黄石公园。 古生菌生活的环境常常是极端环境，如高温、高盐、高酸、高碱、 高压等。 在动物的消化道中同样存在，如反刍动物、白蚁和人类。 古生菌通常对其它生物无害，且未知有致病古生菌。
几种古细菌的介绍汇总
5 、利用嗜碱古菌生产的洗衣粉用酶的经济效益 也非常不错，每年市场营业额可高达6亿美元。 6 、极端嗜盐古菌蕴藏着丰富的极端嗜盐酶类、 生物表面活性物质、重要的生物纳米材料“紫膜” 和生物可降解塑料的前体物PHA。
谢 谢！
3 极端嗜酸菌：能生活在pH值1以下的环境中，往往也 是嗜高温菌，生活在火山地区的酸性热水中，能氧 化硫，硫酸作为代谢产物排出体外。 4 极端嗜碱菌：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中， 生活环境pH值可达11.5以上，最适pH值8～10。
5 产甲烷菌是严格厌氧 的生物，能利用CO2 使H2氧化，生成甲烷， 同时释放能量。 CO2＋4H2→CH4 ＋2H2O＋能量
沙东（E. Chatton）于1937年提出了生物界新的二 分法则，即生物分为含细胞核的真核生物和不含细 胞核的原核生物。 伍斯于1977年提出，生物可分为三大类群，即真核 生物、原核生物和古细菌。但反对者坚持认为： 核与真核的区分是生物界最根本的、具有进化意义 的分类法则；与具有丰富多样性表型的真核生物相 比，古细菌与细菌的差异远没有大到需要改变二分 法则的程度。
几种古细菌的介 绍及应用
一、古细菌的概念 二、古细菌的形态及其生存环境 三、代表性古细菌
四、古细菌的用途
一 、 古细菌的概念
古细菌（又可叫做古生菌、古菌、古核细胞或原细 菌） 是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环 境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜 系统；也有真核生物的某些特征，如以甲硫氨酸起 始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚 合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组 蛋白；此外还具有一些既不同于原核细胞也不同于 真核细胞的特征，如胞膜中的脂类是不可皂化的； 细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂 多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型 氨基酸和二氨基庚二酸。
04-古生菌
盐、高酸等。
一、古生菌
2.古生菌形态
在显微镜下，古生菌与细菌具 有类似的个体形态。
一、古生菌
3.细胞结构
在细胞的结构与功能上，古 生菌既有类似真细菌之处，也有 类似真核生物之处，还具有一些 自己独特的特点。
一、古生菌
（1）细胞壁
具有与真细菌类似功能的细胞壁 细胞壁的结构和化学成分均差别甚大
已研究过的一些古生菌,它们细胞壁中没有真正的肽聚糖，而是由多糖(假 肽聚糖)、糖蛋白或蛋白质构成的。
热原体属(Thermoplasma)没有细胞壁
一、古生菌
β-1,3糖苷键不被 溶菌酶水解
N-乙酰葡糖胺和N-乙酰塔罗 糖胺糖醛酸交替连接而成,连 在后一氨基糖上的肽尾由 L-glu、L-ala和L-lys三个L 型氨基酸组成，肽桥则由 L-glu一个氨基酸组成。
一、古生菌
（3）细胞质和内含物
无细胞器
核糖体沉降系数为70 S 有些种类的细胞质中 具有有一定功能的颗粒 状内含物
产甲烷嗜热菌细胞内的气泡
一、古生菌
（4）核区
没有具有核仁、核膜的细胞核 染色体DNA为共价闭合环状 核糖体16S和真细菌的核糖体同样大小，但在某些特性上， 它们与真核生物的核糖体相似 蛋白质合成起始氨基酸为甲硫氨酸，不同与细菌而同与 真核生物
一、古生菌
4.古细菌地位
一、古生菌
5.真生菌、真核生物和古生菌间的比较
特征
细胞壁
细胞膜 甲烷生成过程
RNA多聚酶 起始tRNA
抗生素作用
真细菌、真核生物和古生菌间的差异
环境微生物学2-1古菌
细菌界和真细菌界。古细菌生活在一些极端环境中，真细 菌界的细菌为常见细菌和蓝绿藻。 我国王大耜教授提出六界：病毒界、原核生物界、真核原 生生物界、真菌界、动物界和植物界。
综合微生物的细胞结构、化学组成，尤其对
DNA、RNA及它们特殊的生活环境进行了深入细
温度/℃ 最低 最适 82 105
革
pH 兰 氏
最高
染
色
110 嗜酸
与O2 电子 营养源 关系 受体
厌氧 S0
S0 、H2
细胞壁
70 70～80 80
G-
2～3
好氧 O2
糖、
脂蛋白
谷氨酸、 多糖
热变形菌属
70
（Thermoproteus）
97 2.5～ 6.5
厌氧 Fe2+ S0
葡萄糖、 糖蛋白 氨基酸、 乙醇、
（五）繁殖方式与繁殖速率
古菌繁殖方式有二分裂、芽殖。其繁殖速率较慢， 进化速率也比细菌慢。
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（六）生活习性
大多数古菌生活在极端环境的湖泊、海洋水中，它们的生活 环境具有下述特点 ： 盐分高 极酸 绝对厌氧的环境 极热 极冷 在南极，它们的量占南极海岸表面水域原核生物总量的34%以上。 古菌的代谢途径特殊，有的古菌有热稳定性酶和其他特殊酶。 产甲烷菌生长在富含有机物的厌氧环境中，如沼泽、温泉、淡水、 海水沉积物、在反刍动物瘤胃和肠道中，粪便、污水处理厂剩余污泥 的厌氧消化罐、有机固体废弃物厌氧堆肥或填埋中。
系统发育进化树 （Phylogenetic trees）
进化树可以是有根的(rooted)，也可以是无根的（ unrooted），分为“有根树”和“无根树”两类。
第二章 原核微生物1(古菌)
这就是所谓的“沼气发酵”。
②极端嗜盐菌 这类菌对NaCL有特殊的适应性和需要性。栖息 在高盐环境。通常极端嗜盐菌的要求盐浓度下限
为1.5mol/L（约9％），大多数为2～4mol/L（约
12～23％），甚至高达5.5mol/L（32％，达饱和
状态）。有的种类也能在低盐浓度下生长。
这种细菌是英国微生物 学家安东尼· 瓦尔斯比于１９ ８０年发现的，地点在红海 附近一个盐分含量很高的水 池里。它身长约0.15微米， 呈方形，样子有点像邮票， 这在细菌中极为罕见。
（二）广古生菌门
有7纲（甲烷杆菌纲、甲烷球菌纲、盐杆菌 纲、热原体纲、古生球菌纲、甲烷嗜高热 纲）9目、15科、48属，其代表属特征见表 2－2。
①产甲烷菌
产甲烷菌与其他微生物（水解菌、产酸菌）
协同作用，能使有机物甲烷化，产生具有
经济价值的生物能物质—甲烷。
产甲烷菌是严格厌氧菌，截至1992年把它
分为3目、7科、19属、70种。
2－4
产甲烷菌的细胞结构： 有细胞封套（包括细胞壁、表面层、鞘和
荚膜）、细胞质膜、原生质和核质。
产甲烷菌分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性
菌。
产甲烷菌的培养方法：
由于产甲烷菌是严格厌氧的，其分离和培
养等要求特殊的环境和方法。如厌氧的培养条
件、厌氧的操作条件（如厌氧手套箱）。 在环境工程中，产甲烷菌具有特殊的意义。 在厌氧条件下，产甲烷菌与其他菌（水解菌、 产酸菌等）共同作用，将有机物转化为甲烷，
一、古菌的特点
①古菌的形态 细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构 成直角几何形态的细胞。
②古菌的细胞结构 大多数古菌的细胞壁不含有二氨基庚二酸和胞 壁酸。组合多为脂蛋白，蛋白质为酸性的，脂 类是非皂化性甘油二醚的磷脂和糖脂的衍生物。 有内含子。
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古生菌微小，一般小于1微米，虽然在高倍光学显微镜下可以看到它们，但最大的也只像肉眼看到的芝麻那么大。
不过用电子显微镜能够让我们区分它们的形态。
虽然它们很小，但是它们的形态形形色色。
有的像细菌那样为球形、杆状，但也有叶片状或块状。
特别奇怪的是，古生菌有呈三角形或不规则形状的，还有方形的，像几张连在一起的邮票。
三角形和方形的古生菌不规则形状的古生菌有的古生菌有鞭毛，例如詹氏甲烷球菌（Methanococcus janaschii）在细胞的一端生有多条鞭毛。
鞭毛是一种像头发一样的细胞附属器官，它的功能是使细胞能够运动。
古生菌是原核生物，像细菌一样，没有核膜，它们的DNA也以环状形式存在。
不过，它的tRNA分子（转移RNA）有些不同于其它生物的特征。
转移RNA分子是一种相对比较小的核糖核酸分子，它对解读DNA的遗传密码、合成蛋白质至关重要。
细菌、动物、植物、真菌的转移RNA的结构特征是相同的，但是古生菌的tRNA分子的结构却很特别，所以要区分古生菌和细菌，搞清楚这种分子的结构有关键性的意义。
古生菌的转移RNA的许多特征更近似真核生物的，倒不太像细菌的。
同样，古生菌的核糖核蛋白体的许多特征也更像高等真核生物如动物和植物的，例如细菌的核糖核蛋白体对某些化学抑制剂敏感，而古生菌和真核生物却对这些抑制剂无动于衷。
这使我们觉得古生菌和真核生物的亲缘关系更近。